電子測量教案

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通用電子計(jì)數(shù)器的基本功能是測量頻率、周期、頻率比、時間間隔和自校等。計(jì)數(shù)器輸入通道所加信號的不同組合，決定了所實(shí)現(xiàn)的測量功能。

正課內(nèi)容：

4.3通用電子計(jì)數(shù)器的測量原理

通用電子計(jì)數(shù)器還有一個基本功能是自校。六、自校

自檢是確認(rèn)儀器工作狀態(tài)是否正常的自我檢查，時基信號經(jīng)過n級10分頻后控制閘門的開啟時間，對時基本身進(jìn)行計(jì)數(shù).由于閘門信號和被計(jì)數(shù)脈沖來自同一個信號源，所以在理論上不存在±1量化誤差。因此每次測量值和分頻比相一致則說明儀器工作正常。4.4通用電子計(jì)數(shù)器的測量誤差4.4.1測量誤差的來源1.量化誤差

所謂量化誤差就是指在進(jìn)行頻率的數(shù)字化測量時，被測量與標(biāo)準(zhǔn)單位不是正好為整數(shù)倍，因此在量化過程中有一部分時間零頭沒有被計(jì)算在內(nèi)而造成的誤差，再加之閘門開啟和關(guān)閉的時間和被測信號不同步（隨機(jī)的），使電子計(jì)數(shù)器出現(xiàn)±1誤差。2.觸發(fā)誤差

所謂觸發(fā)誤差就是指在門控脈沖在干擾信號的作用下使觸發(fā)提前或滯后所帶來的誤差。3.標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差

標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差是指由于電子計(jì)數(shù)器所采用的頻率基準(zhǔn)（如晶振等）受外界環(huán)境或自身結(jié)構(gòu)性能等因素的影響產(chǎn)生漂移而給測量結(jié)果引入的誤差。

4.4.2頻率測量誤差分析

計(jì)數(shù)器直接測頻的誤差主要由兩項(xiàng)組成：即±1量化誤差和標(biāo)準(zhǔn)頻率誤差。一般，總誤差可采用分項(xiàng)誤差絕對值合成.量化誤差

1

在測頻時，由于閘門開啟時間和被計(jì)數(shù)脈沖周期不成整數(shù)倍，在開始和終止時產(chǎn)生零頭時間Δt1和Δt2，如下圖。

012345678TsN1234678Δt1Δt2Tx圖量化誤差示意圖

由于Δt1和Δt2在0～Tx之間任意取值，則可能有以下狀況：

①當(dāng)?t1＝?t2時，?N＝0

②當(dāng)?t1＝0，?t2＝Tx時，?N＝－1③當(dāng)?t1＝Tx，?t2＝0時，?N＝＋1

即最大計(jì)數(shù)誤差為±1個數(shù)，故電子計(jì)數(shù)器的量化誤差又稱為±1誤差。

?N?11???NTsfxN3.減小測頻誤差方法的分析

當(dāng)在fx一定時，增加閘門時間Ts可以提高測頻分辯力和確鑿度。當(dāng)閘門時間一定時，輸入信號頻率fx越高則測量確鑿度越高。在這種狀況下，隨著±1誤差減小到

?fc/fc以下時，

?fc/fc的影響不可忽略。這時，可以認(rèn)為

?fc/fc是計(jì)數(shù)器測頻的確鑿度的極限。

例：設(shè)fx＝20MHz，選閘門時間Ts＝0.1s，則由于±1誤差而產(chǎn)生的測頻誤差為：

?fx1?1?????5?10?77fxTsfx0.1?2?10若Ts增加為1s，則測頻誤差為±5×10，精度提高10倍，但測量時間是原來的10倍。

4.4.3周期測量誤差分析1.誤差表達(dá)式

－8?Tx?N?T0??TNT0由式Tx＝NT0可得x2

N?由于：?T?f?T11Tx???c??(?c)?Txf0Txf0TcTxf0fcT0，所以：Tx2.減小測量周期誤差的方法

周期測量時信號的頻率越低，測周的誤差越?。恢芷诒冻说闹翟酱?，誤差越小；另外可

以通過對更高頻率的時基信號進(jìn)行計(jì)數(shù)來減小量化誤差的影響。3.中界頻率

當(dāng)直接測頻和直接測周的量化誤差誤差相等時，就確定了一個測頻和測周的分界點(diǎn)，這個分界點(diǎn)的頻率稱為中界頻率。

FsTf?0?xmfxmTxmf0